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大断面软岩巷道注浆加固技术研究

【摘要】:山西离柳宏岩煤矿回风大巷为大断面矩形软岩巷道,此巷道存在一系列的支护问题:在直角处形成高应力集中,该处岩体易于受到破坏;大断面软岩顶板跨度大,容易发生离层、破碎现象,甚至发生冒顶事故;顶板软岩厚度大于锚杆支护厚度,使锚杆的支护性能大大减弱;在巷道旁边开挖胶带大巷,对回风大巷造成进一步的二次工程应力扰动;巷道围岩存在夹矸,且存在大量结构面和空洞区域,影响围岩自身强度。本论文通过理论分析、物理试验、数值模拟等方法,研究了大断面软岩巷道围岩注浆对于破碎煤岩体强度的加固效应,以及对于锚杆支护所带来的增强效应,并运用于宏岩煤矿回风大巷。为现阶段注浆加固提供了一定程度的理论基础与技术支撑。本文研究内容和结果如下:(1)本文理论分析了注浆材料对结构面、软弱顶板以及软弱两帮的力学效应,推导出三维状态下良好充填注浆材料结构面的峰值剪切强度公式、良好注浆情况下软弱顶板承载力提高值公式以及注浆后两帮极限应力状态方程;(2)进行了煤岩体注浆加固效应试验,确定了新型无机注浆材料的最佳水胶比以及揭示了注浆对于不同破碎程度煤岩体的恢复效应;(3)以宏岩煤矿回风大巷为背景,对注浆前后顶板和两帮进行了数值模拟,直观反映了注浆对围岩移近量起到了良好控制作用以及验证了良好注浆情况下软弱顶板承载力提高值公式的应用可靠性;(4)分析了宏岩煤矿回风大巷围岩顶板和两帮变形破坏原因,并进行了注浆工程试验,对实际注浆效果进行了数据采集和分析,再次验证了软岩注浆加固效应。

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